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陶土板及中式節(jié)能陶土板幕墻

2008-10-22 11:20    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  摘 要:介紹了國(guó)內(nèi)外的陶土板及國(guó)內(nèi)陶土板幕墻,重點(diǎn)論述了結(jié)合中國(guó)國(guó)情的節(jié)能閉縫陶土板幕墻的開發(fā)和設(shè)計(jì),預(yù)測(cè)了中國(guó)陶土板幕墻的市場(chǎng)。

  關(guān)鍵詞:開縫陶土板幕墻、閉縫陶土板幕墻。

  一、前言

  1.1什么是陶土板?

  以大自然的純凈陶土為原材料,通過精細(xì)加工、專用設(shè)備擠壓成型、烘干、高溫窯燒等工序形成的具有相當(dāng)強(qiáng)度、硬度和表面精度的板材,稱為陶土板。

  陶土是世界建筑學(xué)史上的一種新型材料,是傳統(tǒng)材料在現(xiàn)代建筑上的應(yīng)用,它將傳統(tǒng)材料與現(xiàn)代建筑有機(jī)結(jié)合在一起,更新了建筑語言。陶土材料蘊(yùn)含著幾千年古老中國(guó)的傳統(tǒng)文化,隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn),各種新的高科技材料不斷地呈現(xiàn)出來。新材料在新技術(shù)的配合下越來越體現(xiàn)出其不可否認(rèn)的優(yōu)越性,F(xiàn)代材料取代傳統(tǒng)材料的確是人類文明的進(jìn)步,在繼承傳統(tǒng)文化中也不失用現(xiàn)代語言來表達(dá)歷史的成功實(shí)例。

  但真正能夠喚起人們歷史情懷的,不是簡(jiǎn)單樣式上的模仿,而是追求其歷史的真實(shí)感,激發(fā)對(duì)傳統(tǒng)的共鳴,因此建筑師更愿意去運(yùn)用傳統(tǒng)材枓來表達(dá)今天的東西,同時(shí)也是對(duì)建筑的出處提出一種暗示。現(xiàn)代建筑在材料的運(yùn)用上,不再片面地追尋新材枓的時(shí)髦,而是更加尊重其地域性和傳統(tǒng)文化淵源。陶土是原始的天然材料。又融入蘊(yùn)含著幾千年古老中國(guó)的傳統(tǒng)文化,既保持了傳統(tǒng)風(fēng)格,又表現(xiàn)出現(xiàn)代的時(shí)尚設(shè)計(jì)。陶土板和陶土板幕墻使傳統(tǒng)原料與現(xiàn)代建筑巧妙而完美地結(jié)合。是傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合的優(yōu)秀、成功之例。目前國(guó)內(nèi)、外幕墻面板的選材已經(jīng)由以前的單一追求現(xiàn)代化、科技含量的勢(shì)頭,逐漸轉(zhuǎn)向追求人文藝術(shù)氣息、天然環(huán)保、節(jié)能降噪的以人為本的趨勢(shì)。而陶土板所特有的人文藝術(shù)氣息、天然的色彩、環(huán)保的材料及節(jié)能防噪的優(yōu)勢(shì),適應(yīng)了幕墻材料需求大勢(shì)所趨的人本化傾向,陶土板幕墻具有獨(dú)特的人文藝術(shù)氣息,色彩鮮亮華麗,質(zhì)感淳樸耐看,洋溢著活躍的朝氣,是打造城市建筑新形象的幕墻面板理想選材。得到了業(yè)內(nèi)的建筑師、開發(fā)商、設(shè)計(jì)師、幕墻公司及材料商等各方面人士的興趣和青睞,近年來在國(guó)內(nèi)外發(fā)展較為迅速,這也是陶士板幕墻迅速發(fā)展的真因。

  1.2陶土板與陶瓷板的區(qū)別。

  陶土板與陶瓷板都是建筑外墻裝飾新材料,目前被廣大設(shè)計(jì)師和業(yè)主所喜愛,有廣闊的應(yīng)用前景,兩種材料有著相似的生產(chǎn)方式和成份,但卻有著非常大的性能差異。

  兩種材料的主要成份都是陶土,都是經(jīng)過擠壓后高溫?zé)贫伞L胀涟宓脑牧鲜羌冋拇笞匀坏奶胀,不含其他成份,因此吸水率偏高,其較大的強(qiáng)度及硬度完全是經(jīng)過高科技設(shè)備擠壓形成的,技術(shù)含量較高,工藝復(fù)雜,成本偏高,但脆性小,可加工性好,不易崩邊。陶瓷板的主要原材料是陶土,但其為了增加強(qiáng)度及硬度而加入了大量的石英砂等材料,固而吸水率偏低,工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,成本較低,但脆性相對(duì)較大。

  1.3陶土板幕墻發(fā)展史。

  幕墻新材料——陶土板!這是一種在德國(guó)已有二十年以上使用經(jīng)驗(yàn)的成型幕墻工藝,具有完整的技術(shù)、產(chǎn)品配套系統(tǒng),在環(huán)保、節(jié)能、工廠化生產(chǎn)、裝配及施工方面已比較成熟。陶土板幕墻最初起源于德國(guó)著名的屋頂瓦制造商Von Mueller Dachprodukte GmbH & Co. KG,這里我們簡(jiǎn)稱Von Mueller,他們的工程師Thomas Herzog教授于1980年代設(shè)想將屋頂瓦應(yīng)用到墻面,最終根據(jù)陶瓦的掛接方式,發(fā)明了用于外墻的干掛體系和幕墻陶土板。為了把這套系統(tǒng)推向市場(chǎng),Von Mueller在格爾利茨(Goerlitz)成立了一個(gè)專門生產(chǎn)陶土板的工廠——阿格通(ArGeTon)。

  1985年第一個(gè)陶土板項(xiàng)目在德國(guó)慕尼黑落成。在隨后的幾年中,阿格通公司逐漸完善陶土板掛接方式,由最初的木結(jié)構(gòu)最終完善到現(xiàn)在的兩大鋁結(jié)構(gòu)幕墻系統(tǒng)(有橫龍骨系統(tǒng)和無橫龍骨系統(tǒng),見后面的介紹)。2005年Von Mueller公司和Wienerberger Gruppe結(jié)成了戰(zhàn)略聯(lián)盟,成為全球最大的陶土板生產(chǎn)商。德國(guó),荷蘭,亞洲的韓國(guó),日本,北美洲的美國(guó)等諸多國(guó)家陶板幕墻已經(jīng)發(fā)展到比較成熟的地步,諸如陶士板百葉,雙層陶板,保溫陶土板,隔聲陶土板幕墻等都已經(jīng)出現(xiàn)。其濃厚的人文氣息、極富古典的藝術(shù)氣息賦予建筑莊重而強(qiáng)烈的藝術(shù)美感。用于高檔寫字樓,辦公樓大廳,以及地鐵車站、火車站候車大廳、機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳、影視劇院等即可營(yíng)造出建筑渾然天成,與眾不同之處。陶土板幕墻發(fā)展迅速,已得到廣泛認(rèn)可,有廣泛的工程應(yīng)用。諸多知名建筑都采用陶土板作為主要幕墻材料。

  二、陶土板幕墻的優(yōu)點(diǎn):

  陶土板幕墻屬于構(gòu)件式幕墻,通常由橫料或橫、豎料加上陶土面板組成。除和常規(guī)的玻璃、石材、鋁板幕墻所具有的基本特征外,由于其陶土的特點(diǎn),先進(jìn)的加工工藝和科學(xué)的控制手段,因而在外觀、性能上有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。材料環(huán)保:由天然陶土配石英砂,經(jīng)過擠壓成型、高溫煅燒而成,沒有放射性,耐久性好。

  顏色歷久彌新:顏色為天然陶土本色,色澤自然、鮮亮、均勻,不褪色,經(jīng)久耐用,賦予幕墻持久的生命力。外墻磚有20種可得的顏色:深紅色,鐵銹紅色,天然紅,粉紅,橙紅,淺褐色,沙黃色,藍(lán)灰色,珠光灰,鐵灰色,火山灰色,瓦灰色。這些都是陶土的天然本體色(沒有任何油漆和釉涂料),因此磚瓦可以隨意地根據(jù)需要來切割而不影響外觀效果。還有五種可選的表面形式:標(biāo)準(zhǔn)的,磨光的,拉絲的,凹槽造型的,印染的。

  易潔功能顯著:表面可分為釉面和毛面兩種。釉面陶板室內(nèi)外均適用,具有良好的易潔功能,比天然石材更不易污染。毛面陶板適用于室內(nèi)。

  性能卓越:陶板幕墻技術(shù)性能穩(wěn)定,抗沖擊能力強(qiáng),滿足幕墻的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)要求;

  陶板幕墻耐高溫,抗霜凍能力強(qiáng);

  陶板幕墻阻燃性好,安全防火。

  結(jié)構(gòu)合理:干掛系統(tǒng)的組合安裝設(shè)計(jì),在局部破損的情況下陶板可單片更換,維護(hù)方便;

  陶板中空的結(jié)構(gòu)使之降噪效應(yīng)好,自重輕;

  陶板的高強(qiáng)度能夠滿足不同尺寸的隨意切割要求。

  兼容性好陶板幕墻具有溫和的外觀特質(zhì),容易與玻璃、金屬搭配使用。

  陶板幕墻可以減少光污染,增加墻面的抗震性。

  安裝方便:陶板幕墻設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)潔,能最大地滿足幕墻收邊、收口的局部設(shè)計(jì)需要,安裝簡(jiǎn)易方便,無論是平面、轉(zhuǎn)角或其它部位,都能保持幕墻立面連貫、自然、美觀。

  配套成本低:由于陶板重量輕,因此陶板幕墻支撐結(jié)構(gòu)要求比石材幕墻更為簡(jiǎn)易、輕巧,節(jié)約幕墻配套成本。

  三、陶土板的物理和力學(xué)性能

  3.1、陶土板具有優(yōu)良的物理和力學(xué)性能。經(jīng)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)試驗(yàn),其性能指標(biāo)可達(dá)到下表所示(樣板尺寸為:120×245mm)。

  3.2、陶士板幕墻工程的震動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)論及建議。

  3.2.1北京江河幕墻公司對(duì)北京的南新倉國(guó)際大廈陶士板幕墻工程,進(jìn)行了陶土板幕墻的抗震性能試驗(yàn)檢驗(yàn)和研究,檢驗(yàn)其抗震性能是否符合設(shè)計(jì)要求。(抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g,場(chǎng)地為Ⅱ類,德國(guó)阿格通陶土板。)陶土板幕墻樣品已經(jīng)通過中國(guó)建筑科學(xué)研究院的震動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),9度抗震設(shè)防時(shí)幕墻樣品沒有出現(xiàn)破壞形象。并且經(jīng)過國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的抗風(fēng)壓試驗(yàn)證實(shí),達(dá)到3kPa時(shí)幕墻樣品沒有出現(xiàn)任何功能性障礙。

  3.2.2試驗(yàn)?zāi)P偷膶?shí)測(cè)層間位移與SAP2000的計(jì)算結(jié)果的比較在模型0.5m~4.25m標(biāo)高范圍,層間位移及位移角實(shí)測(cè)值和計(jì)算值列于下表:表中,模型層間位移數(shù)據(jù)是拉線位移計(jì)實(shí)測(cè)結(jié)果通過角度轉(zhuǎn)換后,再將頂、底層(標(biāo)高分別為4.25m和0.5m)位移每個(gè)時(shí)刻相減,取南北兩組數(shù)據(jù)平均所得。實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相比,有一定的偏差,但總的趨勢(shì)相同,與加速度峰值反應(yīng)規(guī)律也大致相同。試驗(yàn)測(cè)得結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/88,是在輸入Taft波峰值加速度為596gal時(shí)得到的,該結(jié)果已超過了對(duì)一般幕墻結(jié)構(gòu)的變形性能要求。

  3.2.3試驗(yàn)結(jié)論:

  (1)陶土板幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的抗震性能:該陶土板幕墻與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)的抗震性能良好,在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的全過程中沒有損壞,能保證連接節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)要求。

 。2)陶土板的抗震性能:該幕墻的陶土板自身抗震性能良好。當(dāng)臺(tái)面輸入加速度峰值達(dá)到和超過300gal(相當(dāng)于7度半大震作用)時(shí),在振動(dòng)方向上,少數(shù)陶土板之間產(chǎn)生相對(duì)滑移現(xiàn)象,但陶土板和掛件均沒有損壞。當(dāng)臺(tái)面輸入加速度峰值達(dá)到596gal時(shí),試驗(yàn)測(cè)得結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/88,其值已經(jīng)超過實(shí)際主體結(jié)構(gòu)(框架-剪力墻結(jié)構(gòu))規(guī)范規(guī)定的彈塑性層間位移角限值(1/100),也超過了有關(guān)幕墻規(guī)范中對(duì)幕墻可承受變形能力的要求。因此,可認(rèn)為陶土板幕墻的變形性能符合要求。

 。3)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)與程序計(jì)算數(shù)據(jù)之間存在一定差異,除了測(cè)試原因外,幕墻系統(tǒng)本身具有一定的剛度和質(zhì)量分布規(guī)律,在計(jì)算模型中未得到充分體現(xiàn),也是不可忽視的原因,有待進(jìn)一步探索。

  3.2.4建議本幕墻采用開縫式結(jié)構(gòu),由于陶土板之間不打密封膠,在強(qiáng)震下部分陶板在幕墻面內(nèi)產(chǎn)生側(cè)向滑移,使板縫寬窄不一,甚至陶板之間相互碰撞。雖未發(fā)現(xiàn)陶土板碰壞,但影響美觀。工程中考慮采取適當(dāng)?shù)膫?cè)向限位措施,尤其是在幕墻的邊角部位,防止在強(qiáng)震下陶土板面內(nèi)平動(dòng)滑移過大或脫落。 開發(fā)陶土板之間打密封膠的閉縫陶土板幕墻。

  四、陶土板國(guó)內(nèi)工程應(yīng)用:

  4.1 阿格通(Angleton)陶土板

  4.1.1阿格通(Angleton)陶土板來自于擁有歐洲領(lǐng)先技術(shù)的陶板生產(chǎn)商一德國(guó)豐。米勒陶瓷集團(tuán)(F.V.Mueller:GmbH)。豐。米勒也是德國(guó)最大的陶板生產(chǎn)商之一。

  阿格通(ArGeTon)陶板的原材料為天然陶土,不添加任何其它成分,不會(huì)對(duì)空氣造成任何污染。陶土板的顏色完全是陶土的天然顏色,綠色環(huán)保,無輻射,色澤溫和,不會(huì)帶來光污染?蛇x之色多達(dá)14種,可以根據(jù)不同的安裝尺寸要求進(jìn)行切割,能夠滿足建筑設(shè)計(jì)師和業(yè)主對(duì)幕墻顏色和分格的選擇要求。阿格通(ArGeTon)陶土板在特殊轉(zhuǎn)爐里,由高強(qiáng)度擠壓機(jī)擠壓成胚后經(jīng)過1400℃的高溫?zé)Y(jié)而成,耐高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)低為2~5×10-6/℃,具有良好的抗風(fēng)化穩(wěn)定性、耐磨性、耐酸堿性(耐家庭化學(xué)試劑和泳池鹽類UA級(jí),耐低濃度酸和堿ULA級(jí),耐高濃度酸和堿UHC級(jí)),耐用年限大于50年。

  4.1.2阿格通(ArGeTon)陶板的技術(shù)性能和物理性能均通過德國(guó)德累斯頓材料檢測(cè)機(jī)構(gòu)(MPA Dresden)和漢諾威建筑材料檢測(cè)機(jī)構(gòu)(MPA Bau Hannover)的檢測(cè)認(rèn)證。

  4.1.3漢諾威建筑材料檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)報(bào)告,2002年5月21日(檢測(cè)報(bào)告號(hào)011662-Mk/De)

  五、陶土板幕墻設(shè)計(jì)陶土板幕墻設(shè)計(jì)必須遵守中國(guó)國(guó)家及行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,下面對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的建議僅供參考。

  5.1陶土板幕墻干掛安裝方式采用金屬掛件和掛裝系統(tǒng)將石材安裝往室外墻面主要形式有:

  1)陶土板通過掛件直接鑲嵌在主體結(jié)構(gòu)上;這種陶土板幕墻主要是在結(jié)構(gòu)上打孔,通過植筋膠和不銹鋼掛件連接結(jié)構(gòu),陶土板通過背栓和不銹鋼掛件連接,保證幕墻的平整度有一定難度。

  2)陶土板通過掛件鑲嵌在金屬框架上或幕墻結(jié)構(gòu)上,再附著在主體結(jié)構(gòu)上;

  3)陶土板通過掛什鑲嵌在金屬框架上或幕墻結(jié)構(gòu)組成單元式幕墻,再安裝在主體結(jié)構(gòu)上。

  5.2陶土板幕墻面板的連接方式陶土板幕墻的面板,宜采用以下幾類連接方式:

  1. 在陶土板邊緣開槽口,用金屬掛件連接;

  2. 在陶土板面板背后,開孔或開槽,用背栓、背槽或背卡連接;

  3. 在陶土板面板的邊緣打結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)鋁型材附框,通過附框與橫梁、立柱連結(jié),附框應(yīng)帶掛鉤固定石材面板。

延伸閱讀:陶土板 中式 節(jié)能
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